Ген из кишечных бактерий перепрыгнул в жука
Гены часто перемещаются между бактериями, что отчасти объясняет их способность быстро развивать устойчивость к антибактериальным средствам. Однако примеры переноса генов между животными или между бактериями и насекомыми встречаются гораздо реже. Поэтому открытие команды исследователей, изучающих жука-короеда кофейных зёрен (Hypothenemus hampei), оказалось неожиданным. Как описано в их статье в Proceedings of the National Academy of Sciences, этот жук развил способность выделять белок, расщепляющий сахара в кофейных зёрнах, похитив ген у бактерии, обитающей в его кишечнике.
Горизонтальный перенос генов
Перенос генов между видами известен как горизонтальный перенос генов (ГПГ) и до недавнего времени считался крайне редким явлением у растений и животных. Однако в последние годы были обнаружены случаи переноса генов от микроорганизмов к растениям и даже бактериям, а также от паразитов к человеку. Теперь же международная команда нашла доказательства того, что бактерия из кишечника кофейного короеда передала свой ген жуку-хозяину. Механизм этого перена остаётся загадкой.
Необычный ген HhMAN1
Изучая геном жука, исследователи обнаружили особенно выделяющийся ген HhMAN1. Он не характерен для насекомых и кодирует белок маннаназу, способный расщеплять один из основных компонентов кофейных зёрен. Учёные отметили, что HhMAN1 обычно встречается у бактерий, что навело на мысль о его происхождении от кишечной бактерии. Эту гипотезу усилили два факта:
- Ген HhMAN1 окружён транспозонами — "прыгающими генами", способными вырезаться из генома и встраиваться в геном другого организма.
- Один участок генома жука по структуре больше напоминал бактериальный, чем насекомого.
Эволюционное преимущество и последствия
Похоже, этот перенос гена дал кофейному короеду эволюционное преимущество: жук получил возможность откладывать яйца в кофейные ягоды, а его личинки — питаться непосредственно углеводами из них. Этот адаптивный успех оказался настолько значительным, что теперь жук ежегодно наносит ущерб урожаю кофейных зёрен на сумму полмиллиарда долларов.